角动量守恒定律

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角动量守恒定律范文第1篇

关键词：教学设计思想；教学目标设计；教学过程设计

中图分类号：G632.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）09-302-01

一、教学设计思想

动量守恒定律的传统讲法是从牛顿第二定律和牛顿第三定律推导出动量守恒定律，或是通过大量的实验事实总结出动量守恒定律。传统讲法由于没有教师的演示实验，很多学生对导出的动量守恒定律缺乏感性认识，不利于学生顺利地去认识现象，建立概念与规律，以及应用规律去解决具体问题。其实，动量守恒定律并不依附于牛顿第二定律和第三定律，它本身是有实验基础的独立的物理定律。所以应通过演示实验，启发学生讨论并总结规律，有利于学生对物理规律的掌握。

二、教学目标设计

1、知识与技能：

（一）理解动量守恒定律的确切含义和表达，知道定律的运用条件和适用范围；

（二）会利用牛顿运动定律推导动量守恒定律；

（三）会用动量守恒定律解决简单的实际问题。

2、过程与方法：

（一）通过对动量守恒定律的学习，了解归纳与演绎两种思维方法的应用；

（二）知道动量守恒定律的实验探究方法。

3、情感态度与价值观：

（一）培养学生自觉学习的能力，积极参与合作探究的能力；

（二）培养实事求是、具体问题具体分析的科学态度和锲而不舍的探究精神；

（三）使学生在学习过程中体验成功的快乐；

（四）培养学生将物理知识、物理规律进行横向比较与联系的习惯，养成自主构建知识体系的意识。

三、教学过程设计

四、教学分析评价

按认知规律设计教学过程，突出对动量守恒定律的理解，从实例入手，然后实验探究，理论推导等环节，得出动量守恒定律的表达方式（文字表达和数学表达），使学生对动量守恒定律的来龙去脉、确切涵义、适用条件有了清晰的认识，并通过课堂训练反馈，使学生初步掌握了动量守恒定律的实际应用。

突出了学生的主体地位，教给学生方法，注意培养能力，在教学过程中充分调动学生的学习积极性，让学生有观察、有计算、有推理论证、有归纳总结、有阅读理解，通过学生自己独立思考、手脑并用掌握知识，把发展能力与掌握知识结合起来，使培养能力贯彻在整个教学过程的各个环节。

教学过程中利用现代技术手段，扩大学生感知量，发展学生兴趣，两段录像、定量计算、定性演示实验所创设的物理情景对学生感知物理现象激发学生的求知欲有重要作用。

角动量守恒定律范文第2篇

本书对平衡与非平衡状态问题的格林函数法进行了教学性的介绍。

本书分为16章：1.二次量化，包括单粒子量子力学、多粒子量子力学、全同粒子量子力学、场算符、二次量化哈密顿量、密度矩阵与量子平均；2.进一步认识二次量化：模型哈密顿量，包括帕里泽-帕尔-波普尔模型、非相互作用模型、哈勃德模型、海森堡模型、BCS模型；3.时变问题与运动方程，包括演化算符、海森堡图景算符的运动方程、含有顺磁反磁电流的连续方程、洛伦兹力；4.围道，包括含时量子平均、含时总体平均、初始平衡与绝热开关、围道运动方程、围道算符相关因子；5.多体格林函数，包括马丁-施温格层级结构、层级结构的截断、威克理论层级结构的解法等；6.单粒子格林函数，包括非相互作用格林函数、相互作用格林函数与莱曼表象等；7.平均场近似，包括哈特里近似、哈特里-福克近似；8.保守近似：双粒子格林函数，保留近似是将连续方程连同其他基本守恒定律一起保留下来的近似法，本章包括G2近似、动量守恒定律、角动量守恒定律、能量守恒定律等；9.保守近似：自能(selfenergy)，包括戴森方程、Σ近似、Φ泛函、卡丹诺夫-贝姆方程等；10.格林函数的多体微扰理论（MBPT）；11.巨势的多体微扰理论与变分原理；12.双粒子格林函数的多体微扰理论；13.MBPT对平衡问题的应用；14.线性响应理论：预备知识，包括简单的介绍、线性响应理论的缺点、费米黄金定则、久保公式；15.线性响应理论：多体公式；16.MBPT对非平衡问题的应用。

本书附录有16节：1.从1的N次方到迪拉克δ函数；2.恒等式变形的图解；3.密度矩阵与概率解释；4.热力学与统计力学；5.格林函数与点阵对称；6.渐近展开；7.一般初始状态的威克定理；8.BBGKY 谱系；9.从δ形峰到连续谱函数；10.保留近似的维里定理；11.费米面的动量分布；12.生成泛函赫定方程；13.李普曼-施温格方程与横截面；14.为何它被称为随机相位近似？15.克拉茂-克朗尼希关系；16.卡丹诺夫-贝姆方程算法。

本书作者Gianluca Stefanucci是意大利罗马第二大学物理学院的研究员，他的研究方向是纳米结构与非平衡开放系统的量子输运。

角动量守恒定律范文第3篇

【关键词】：素质教育；物理教学；科学素质

根据物理教学的特点及规律，就美育教育、德育教育，科学素质教育寓于物理教学的分析探讨。

1、物理教学中的美学教育

物理学是研究自然界中物质结构和性质以及物质在空间上和时间上所存在形式的科学。物理学的规律体现了自然界的简单性、对称性，和谐与统一性的科学美。因此，展示物理学的美学特征，应是物理教学中的一项重要内容。大千世界看似纷繁复杂，而其背后的自然规律却具有某种简单性，而物理学中的简单之美提示了这种特征，对于低速运动的宏观物体，牛顿三定律描述得简单而完美，建立了经典力学理论。而对于电、磁、光的基本现象，麦克斯韦方程组的四个方程把它们完美的结合起来，建立电磁场动力学理论。而爱因斯坦相对论更是物理学的简单美的完美体现:它是经典力学和电磁学的自然推广。通过体会物理运动简单之美，培养学生透过复杂的现象抓住其本质的东西，培养其简单、执着、豁达的人生观。

对称性是指一物体或一系统各部分之间比例的平衡和协调，由此能够产生一种简单性和美的愉悦，物理学中的对称性是到处可见的:作用力与反作用力，正电荷与负电荷的同时存在，正粒子与反粒子等，这其中体现出的对称性从更高的层面上揭示了自然界的对称性，与此同时，对称性原理又是物理学中一强有力的研究方法，在物理学理论中，有许多我们熟知的物理定律。

统一性是自然界和谐性的必然体现。物理规律深刻地反映出这一特性，爱因斯坦说:“从那些看来十分不同的复杂现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉”。物理学发展的历史，就是一个不断从小的统一走向大的统一的历史。如我们熟知的各种守恒定律:能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律等，它们都是在物理学家们追求统一的道路上奋力进取的结果。科学家们探索真理时所体现的坚忍不拔、严谨求实的科学精神也是物理学中科学美的完美体现。学生们通过对统一性、和谐性的认识，能够更好的树立与他人、与社会、与自然和谐相处的理念，更好的塑造自己健全的品格。

2、在物理教学中渗透哲学观

以人为本的素质教育的重要环节是要使学生们树立科学的世界观。培养学生适应社会的能力，作为现代科学技术基础课的物理课程应提供给一个学生与社会的接口，而其中的关键是如何把世界观渗透到教学中。

2.1辩证的唯物论思想的渗透。

在物理教学讲到小到微观粒子，大到天体宇宙，从一把椅子到电场、磁场，它们都具有物质性。从时时接听的手机阐述，不依赖于我们感觉的客观世界的物质性。这样即加深了对场的认识，又使学生对辩证唯物主义中的“世界物质性”思想有了进一步的认识。在讲到牛顿经典力学时，一定使学生明白:“只有在宏观低速条件下才正确，对微观、高速不再适用”。使学生逐步克服形而上学的绝对化思想，有意识去辩证地思考问题，树立辩证唯 物主义的观点。

2.2唯物辩证法思想的渗透。

从物理学中的作用与反作用，矢量的合成分解，原子核的裂变与聚变，都渗透着“对立统一规律”的思想。波动光学中的双缝的干涉，单缝的衍射以及光栅的衍射。实际上是在不同的条件下，光的波动性的外在表现，它体现了由量变到质变又到新的量变交替变化的过程。弹簧振子做简谐振动过程中，动能和势能交替转化是“否定之否定”规律的很好例证。通过在教学中渗透这些观点，有利于学生树立唯物辩证法思想的理念。

3、在物理教学中培养学生们的科学素质

素质教育的另一个关键之处强调培养学生的创新精神和实践能力。大学以前的教育都是应试教育为主，而在大学阶段应该注重培养他们的科学能力，科学方法和科学习惯。物理教学在培养学生高素质方面有不可推卸的责任和义务，同时物理教学中实现素质教育也是可行的，具有广泛的内容。

3.1科学方法的培养。

物理学与自然、社会哲学都有着非常密切的关系，在其产生和发展过程中蕴含着丰富的科学方法:如质点模型，刚体模型，理想气体模型这些都是理想化方法的基本体现，它教会学生学会科学抽象，抓主要矛盾，忽略次要矛盾，如何处理实际问题，另外，大学物理中的数学方法是极其重要的，数学作为工具应用于所有学科。物理学是最早使用数学，也是数学应用水平最高的学科。例如刚体力学中的微积分方法，振动与波动中的旋转矢量法，热力学中的概率，统计方法等。这些方法几乎涵盖了学生未来所要用到所有的数学方法，因此说物理学是高等数学的实验田并不为过。另外，几乎所有的物理概念的形成都与归纳与演绎，分析与综合的科学方法是分不开的，比如热力学中几个重要定律，它们都是通过观察，实验得出的基本定律，然后通过逻辑推理的方法，把相关知识联系起来，建立热力学的知识体系结构。总之，这些科学的方法是学生们将来从事科研、工作必不可少的工具。

3.2科学精神的培养。

在物理教学中，讲述物理学史的经典史段，如奥斯特在一次实验中偶然发现通电导线旁的小磁针发生了偏转，在其它人都没注意的情况下，他又做了无数次实验，终于发现了电、磁之间相互转化的规律，通过讲解，使学生感受到要善于抓住科学的机遇;又要学习科学家们锲而不舍、坚忍不拔的科学精神，正如居里夫所说:“追求科学完美正是追求人生至美的过程。”我想，这种科学精神的获得将对人的一生受益菲浅。

参考文献

[1] 龙丽红 素质教育中的物理教学[J] 铜仁师范高等专科学校学报 ， 2000，(01)

角动量守恒定律范文第4篇

让我们先来认识白矮星，它是在红巨星消亡中“转世”的。第一颗被发现的白矮星是天狼星的伴星。1834年，天文学家弗・贝塞尔在观察天空中最亮的天狼星时，发现它有周期性的扰动，表明它有一颗伴星，质量与太阳相当，但却看不到。直到1864年才被阿・克拉克找到，它的亮度只有天狼星的万分之一。1917年，瓦・亚当斯拍摄了它的光谱，发现它很白，不是原来预期的红色，表面温度在8000K以上，比太阳的表面温度高10多倍。以后陆续发现许多白矮星。在银河系中，白矮星的数量应占恒星总数的10%还多，达100多亿颗，已记录到的只 有几千颗。

白矮星的质量越大，直径越小。但质量的上限是1.4倍太阳质量。因此，它的直径一般只有几千千米，约像地球那么大，但密度却达到800千克／厘米3，比地球上密度最高的金属金和铂高40000倍。法国科学家卢米涅有一个形象的比拟，白矮星的密度相当于把埃菲尔铁塔压缩到30厘米3的体积内。由于尺度很小，所以显得很暗淡，只有用望远镜才能看得到。

新形成的白矮星，其内部温度达1亿K，由于没有热核反应提供新的能量，因发出辐射而不断降低温度，经过几十亿年的冷却，到老年时降为几百万度。白矮星到停止辐射时，将变成一颗完全看不见的黑矮星，它是一颗巨大的晶体，硬度比钻石大得多。从恒星诞生到死亡和从白矮星诞生到死亡，其时间超过宇宙目前的年龄，因此，宇宙中还没有一颗黑矮星形成。

有的白矮星也可以再度辉煌，那就是双星系统中的白矮星。由于它的巨大引力，会吞食还没有成为白矮星的伴星的物质，特别是在伴星成为红巨星时。由于双星轨道运动的离心力，被吸过来的物质不会直接落到白矮星上，而是形成一个环绕白矮星的扁平圆盘，叫吸积盘。随后到达吸积盘的物质，由于剧烈碰撞而造成局部的强烈加热，形成像恒星那样发亮的亮斑。这样的亮斑是白矮星存在的间接证据。

如果是高度磁化的双星系统中的白矮星，则不会形成吸积盘。被吸过来的物质沿磁力线落向磁极，因碰撞而发出可见光、紫外线甚至x射线，使白矮星不定期地闪烁变亮，这被称为激变变量。

双星系统中的白矮星，当表面物质积累到一定程度时，会引起氢核的聚合反应。这叫外层爆发，使白矮星在几个星期内耀眼夺目。这被看作是一颗新星。有的新星在几个月后还会再次爆发。天鹅座1975新星是迄今观测到的最亮的新星之一，它曾经在3天之内亮度达到太阳亮度的100万倍。

现在再来认识中子星，它是在红超巨星消亡时“转世”的。它的表面温度虽然高达1000万K，但直径很小，只有约30千米，比白矮星还暗淡得多，在几光年之外就无法被看到。中子星的密度与原子核一样大，达1014克／厘米3，相当于一个针眼里有100万吨物质。

中子星继承了红超巨星的角动量和磁场。根据角动量守恒定律，由于中子星的半径较红超巨星的半径极大地缩小了，因而旋转速度极大地提高了，就像冰上运动员收拢手臂后旋转速度加快一样。同时，由于磁力线像是冻结在恒星的物质上，与星体一起旋转。当红超巨星坍缩为中子星时，磁力线就被挤缩在中子星上，磁场强度极大地增强了，达万亿高斯，是白矮星的1万倍，是人工最强磁场的3千多万倍，是太阳和地球磁场的1万亿倍。这样，高速旋转的中子星就是一台发电机。旋转速度1转／秒的中子星，可产生1016伏特的电压，而有的中子星旋转速度高达660转／秒。

中子星的强大电力能，可使其上的带电粒子克服巨大的引力而加速释放出来，这些粒子立即产生高能g射线，但它们却被强大的磁场俘获，并转变成正、负电子对。正、负电子对湮灭时又产生新的g射线，这些g射线随后又产生新的正、反电子对。这样循环翻番，直到形成强大的g射线流逃离中子星的磁场为止。从探测仪器中可以听到这种g射线流的沙沙声。

中子星的旋转要损耗能量，旋转速度会逐渐减慢。当减慢到一定数值后，脉冲式的辐射就停止了，一颗中子星熄灭了。中子星的辐射寿命一般只有几百万年。两颗相互绕转的中子星会产生强大的引力辐射(引力波)，同时因能量损失而轨道衰减，3亿年后将相互碰撞，产生最后的辉煌――引力辐射爆发。

中子星的内部情况还在猜测之中，因为中子星的高温、高密度、高压强和强磁场，目前在实验室中还无法进行模拟研究。

角动量守恒定律范文第5篇

关键词：深埋地下管线精确探测、惯性定位技术

中图分类号：P2 文章编码1、前言

地下管线是城市重要的基础设施。随着我国城市建设的日益加速和工业建设的大力进行，大量的管线被以直埋、顶管等各类方式铺设于城市地下空间。由于城市浅层空间日趋饱和，以及避让障碍物、规避不利地形等原因，地下管线的铺设已日趋向深部空间发展。

大部分管线施工单位在建设过程中，因为施工管理问题，或因施工环境、技术条件等的限制，不能对新建管线进行竣工测绘，多数管线空间位置信息缺失，给后续工程建设及管线安全运行埋下了重大隐患。

因此如何对深埋地下管线进行精确探测，是摆在所在所有管线探测工作者面前的重点和难题。

我院（宁波市测绘设计研究院）在长期工作实践中，逐渐摸索总结出多套有效探测深埋地下管线的方法。

本文将以惯性定位技术为例，着重介绍该法在深埋地下管线探测中的应用。

2、技术原理

惯性定位是以惯性定律为原理，以陀螺仪(gyroscope)作为技术核心，用来感测与维持方向，是基于角动量守恒定律的理论设计出来的。即：一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。陀螺仪用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统 。将惯性定位仪置于管道内，并使其沿管道移动，移动的同时定位仪即能实时测量管道水平及垂直方向数据，并存储入记忆体。移动结束后，将定位仪中数据传输至工作电脑中，使用专业处理软件进行计算处理，便可得到管道精确地三维空间坐标。

由3个陀螺仪和3个加速度仪构成的方位测量器（OMU）作为主要测量系统，分别测量定位仪的相对惯性空间的的3个转角速度和3个线加速度沿定位仪坐标系的分量，经过坐标变换，把加速度信息转化为导航坐标系的加速度。并运算出定位仪的位置、速度、航向和水平姿态。陀螺仪用来测量水平角（Heading），俯仰角（Pitch）和侧滚位置（Roll）的变化，来确定惯性定位装置的姿态。

将北向加速度计和东向加速度计测得的运动加速度aN、aE进行一次积分，与北、东向初始速度VN0、VE0得到定位仪的速度分量：

VN= ∫ aNdt+ VN0(1)

VE= ∫ aEdt+ VE0 (2)

将速度VN、VE进行变换并再次积分：

(3)

(4)

得到定位仪的位置变化量，与初始经纬坐标相加，即得到定位仪的地理位置经纬坐标。

3、实施方案

3.1硬件

主要硬件：惯性定位仪、全站仪、计算机

惯性定位仪：由保护箱、惯性探测棒、工作电脑、控制器几部分组成 。

3.2技术实施方案

惯性定位技术实施方案为：

（1）施工前，须进行资料收集和测量工作，取得待测区域最新地形图，并测量待测管道入口、出口的三维坐标值。若作业点在人孔内，进入人孔前需先行抽水及通风，并按缺氧作业环境守则进行作业。

（2）管路路径探测作业前，须先进行管路试通作业，确认该施测管路通畅无阻，如有阻塞之情形，申请业主裁决是否更改管路或取消该管的作业。

（3）完成试通作业后，将惯性定位仪置于待测管道入口处，开启惯性定位仪，并与入口处静止仪器约30秒后并与出口处以机器或人力进行拖曳。随着仪器在孔道内移动，仪器内陀螺仪即时记录惯性定位仪移动之时，其路径距离的移动及轨迹坐标的变化距离。拖至出口处亦需静止30秒，至此始完成一次探测作业，于此反复探测二次以上得最精确之成果。

3.3数据处理

探测作业完成后，需利用专业处理软件对探测数据进行计算处理。首先将惯性定位仪中探测数据下载至工作电脑中，然后将测量管道的起始点和终点坐标输入软件中，再选择有效的数据范围，最后便可生成管线空间位置信息数据。

根据处理所得之数据判断本次资料是否可用，如不满足要求，则需重新进行探测作业，直至取得最精确之成果。待取得最精确之成果后，存储该笔资料的相关数据，并配合测量所得之现场地形图与制图软件内进行管线资料编辑、套绘。

4、应用实例

宁波市南外环10KV电力管线精确探测工程

宁波市南外环10KV电力管线精确探测工程项目实施地点位于宁波市南外环华嘉桥下。由于宁波市南北高架建设的需要，须在测区范围内进行桩位钻探作业。为避免桩位钻探过程中对高压电缆管线的破坏，宁波市通途建设有限公司委托我院运用先进的DR-HDD-4.2型惯性定位仪对华嘉桥下穿越称沟漕的10千伏高压电力管线进行精确探测。

本工程所测电力管道全长68.076m，惯性管道定位仪共采集管线特征点69个，测量点间距1m，管线最大埋设深度10.95m，平均深度6.2米。探测管道轨迹平面和高程成果如图1、图2所示。

图1：电力管线平面图

图2：电力管线纵断面图

探测成果精度如下：

平面精度：±0.25%*L = ±0.25%×68.076= ± 0.170m＜0.1h

高程精度：±0.10%*L = ±0.10%×68.076= ± 0.068m＜0.15h

5、惯性定位技术特点

相比较传统探测方法而言，惯性定位技术有以下优点

（1）不受任何地形限制，不需作业人员在管道上方使用探测器追踪定位，施工简便。

（2）定位方式与电磁波或磁场无关，信号不受干扰。

（3）不受地形地物影响，只要管道到哪里，就可测到哪里。

（4）可以探测任何深度。

（5）不受管道材质制约，可探测任何材质管道。

（6）所有数据皆有惯性定位仪自行运算获得，并非人工计算，消除了人为误差因素，并可进行重复验证。

（7）开放平台输出文件格式，便于大多数常用地理信息系统（GIS）平台无缝数据集成。

地下管线的安全运行涉及到国家的安全稳定，涉及城市的整体运行，涉及到千家万户、各行各业的切身利益。

通过我们长期实践，该方法已经越来越多的在深埋地下管线探测工程中得到运用，事实证明该方法理论完善、技术合理，可以有效解决非封闭深埋管线探测难题。

参考文献：

[1] 方根显，邓居智．特深管线的探测[A]．见：中国地球物理学会主编．中国地球物理学会第二十届年会论文集[c]．2004：181